Определение потерь напора в эквивалентном трубопроводе

Исходные данные.

Диаметр труб существующих водоводов D, мм – 600

Длина водоводов L=6км

Материал труб – чугун

Существующая подача воды насосной станцией Q_с , л/с – 630

Расчетное внутреннее давление в трубах P_доп, МПа – 1,0

Подача воды после реконструкции Q_р, л/с – 760

Расчетное внутреннее давление в трубах P_доп, МПа – 1,0

Отметка минимального уровня воды в резервуарах z_РЧВ, м – 16

Отметка верхнего уровня воды в баке водонапорной башни z_ВБ, м – 41

Тариф на электроэнергию σ, руб/(кВт-час) на 2010 г. – 3,8

2 Схема существующей системы: «насосная станция – водоводы».

рис.1

Гидравлический расчет системы существующих водоводов.

Определим потери напора в существующих водоводах по формуле:

h_c = i_c ∙ L_c , м

где i_c – гидравлический уклон, который определяется по [1]. Его величина, при

заданном диаметре водовода D_c = 600 мм и расходе воды Q_в = 0,5×Q_c,

Q_в= 0,5×630= 315 л/с равна 1000 i_c = 2,62;

h_c = 2,62 ∙ 6 = 15,72 м

-геометрическую высоту подъема воды насосами:

Н_г = z_ВБ – z_РЧВ , м

Н_г = 41 – 16 = 25 м

- напор в водоводах:

Н_с = Н_г + h_с ,

Н_с = 25 + 15,72 = 40,7 м

-сопротивление системы водоводов S_с:

S_с = h_c / (Q_c)²= 15,7 /( 0,63)² = 39,5

Гидравлический расчет водоводов по 1-му варианту реконструкции (без

Прокладки дополнительного водовода.

Увеличение подачи воды после реконструкции осуществляется за счет повышения потерь напора в водоводах. Цель гидравлического расчета – определить потери напора и напор в существующих водоводах, при пропуске расхода воды Q_р =760 л/с.

Схема реконструкции системы: «насосная станция – водоводы» показана на рис.2.

Определяем потери напора в существующих водоводах после реконструкции h_р,1 при пропуске по одному водоводу расхода воды,равного Q_в=0,5×760=380л/с:

h_р,1 = i_р,1 ∙ L_c=3,75∙6=22,5 м

Гидравлический уклон 1000 i_p1 определяется по таблицам для гидравлического расчёта водопроводных труб. При заданном диаметре водовода D_c = 600 мм, расход воды на один водовод Q_в = 380, гидравлический уклон 1000i_p1 = 3,75;

Определим напор в водоводах после реконструкции по формуле:

H_р,1 = Н_г + h_р,1=25+22,5=47,5 м

Величина напора в начале водоводов после реконструкцииH_р,1=47,5м сопоставляется с заданным допустимым внутренним давлением в водоводах, которое равно p_д=1,0МПа=100м.

Так как напор в трубах H_р,1 не превышает расчётное внутреннее давление в водоводах p_д=1,0МПа=100м,то первый вариант реконструкции возможен.

H_р,1 = 47,5 м < P_д = 1,0 МПа = 100 м возможен вариант реконструкции без прокладки дополнительного трубопровода.

Гидравлический расчет водоводов по 2-му варианту реконструкции

( с прокладкой дополнительного водовода).

Увеличение подачи воды в этом варианте предусматривается за счет проклад ки дополнительного водовода.

Этот вариант принимается: при невозможности осуществить реконструкцию по первому варианту, или по экономическим соображениям.

Гидравлический расчет по этому варианту заключается в определении диаметра дополнительного водовода при выполнении условия: величина потерь напора после реконструкции должна быть приблизительно равна потерям напора существующим: 1000i_p~ 1000i_c=2,62 м/км.

Схема реконструкции системы: «насосная станция – водоводы» изображена на рис.3.

рис.3

Определение величины расхода воды.

Определим величину расхода воды Q_д, который нужно подать по дополнительному водоводу:

Q_д = Q_p – Q_c , л/с

Q_д = 760 – 630 = 130 л/с = 130 л/с

Подбор диаметра дополнительного водовода.

По таблицам для гидравлического расчёта водопроводных труб при заданных расходе Q_д = 130 л/с и величине гидравлического уклона после реконструкции 1000i_д, ~ 2,62м/км, принимается диаметр дополнительного водовода D_д = 450 мм, в котором гидравлический уклон будет равен 1000i_д = 2,12

Определение потерь напора в дополнительном водоводе.

Определяем потери напора в дополнительном водоводе принятого диаметра по формуле:

h_д =1000i_д ∙ L_с = 2,12 ∙ 6 = 12,72 м

Определение проводимости водоводов.

-одного существующего водовода Р_с:

Р_с = ( 0,5 ∙ Q_c ) /( h_c )^0,5= ( 0,5 ∙ 0,63 ) /(15,72)^0,5 = 0,07954

-дополнительного водовода Р_д:

Р_д = Q_д / (h_д )^0,5 = 0,13 /( 12,72)^0,5 = 0,0365

Системы трёх параллельно соединённых водоводов P_р,2

P_р,2 = 2 ∙ Р_с + Р_д =2 ∙ 0,07954 + 0,0365 = 0,19558

Определение потерь напора в эквивалентном трубопроводе.

Определим потери напора в системе трех водоводов по формуле:

h_p,2 = ( Q_p / P_p,2 )² = ( 0,76/ 0,19558 )² = 15,1 м

При параллельном соединении трубопроводов, потери напора в системе водоводов h_p,2 и в каждом из трех водоводов должны быть равны h_p,2 = h_с = h_д.

Расчеты показывают, что это условие не выполняется. Для выполнения этого условия необходимо произвести перераспределение расходов воды по водоводам.